数字电子技术基础 第4章

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1、数字电子技术基础第四章组合逻辑电路PanHongbingVLSIDesignInstituteofNanjingUniversity4.1概述数字电路分两类：一类为组合逻辑电路，另一类为时序逻辑电路。一、组合逻辑电路的特点任何时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。电路中不能包含存储单元。二、逻辑功能的描述逻辑图，逻辑函数表达式或逻辑真值表。S(AB)CICO(AB)CIAB图4.1.1组合逻辑电路举例yf(a,a,...,a)1112ny2f2(

2、a1,a2,...,an).ymfm(a1,a2,...,an)图4.1.2组合逻辑电路的框图Y=F(A)4.2组合逻辑电路的分析方法和设计方法4.2.1组合逻辑电路的分析方法通过分析找出电路的逻辑功能。通常的分析方法：从电路的输入到输出逐级写出逻辑函数式,得到逻辑函数式，然后用公式化简法或卡诺图化简法将得到的函数式化简或变换，使逻辑关系简单明了。有时还可将逻辑函数式转换为真值表的形式。例4.2.1P162图4.2.1例3.2.1的电路4.2.2组合逻辑电路的设计方法最简单逻

3、辑电路：器件数最少，器件种类最少，器件之间的连线最少。步骤：1、进行逻辑抽象2、写出逻辑函数式3、选定器件的类型4、将逻辑函数化简或变换成适当的形式5、根据化简或变换后的逻辑函数式，画出逻辑电路的连接图6、工艺设计4.2.2组合逻辑电路的设计方法图4.2.2组合逻辑电路的设计过程工艺设计：设计印刷电路板、机箱、面板、电源、显示、控制开关等，最后是组装、调试、老化、检验等。例4.2.2红绿灯故障状态检测图4.2.3交通信号灯的正常工作状态与故障状态解的过程：1）逻辑抽象。2）写出逻辑函数式

4、。3）选定器件。4）将逻辑函数式简化。5）根据简化后的逻辑函数式画出逻辑电路图。6）得到电路。对于复杂的组合逻辑，通常采用”自顶向下”与“自底向上”相结合的设计方法。4.3若干常用的组合逻辑电路4.3.1编码器Encoder一、普通编码器图4.3.13位二进制（8线－3图4.3.23位二进制编码器线）编码器的框图二、优先编码器图4.3.38线－3线优先编码器74LS148的逻辑图例4.3.1用两片74HC148接成16线-4线优先编码器1、芯片1的Ys连接芯片2的S。2、芯片1的YEX作为编码输出

5、最高位。图4.3.4用两片74LS148接成的16线－4线优先编码器图4.3.5二－十进制优先编码器74LS147的逻辑图4.3.2译码器一、二进制译码器图4.3.63位二进制（3线－8线）译码器的框图优点：结构简单。两个严重的缺点：1、电路输入电阻较低而输出电阻较高。2、输出的高、低电平信号发生偏移。通常仅在大规模集成电路内部采用这种结构。图4.3.7用二极管与门阵列组成的3线－8线译码器最小项译码器。图4.3.8用与非门组成的3线－8线译码器74LS138例4.3.2P177图4.3.10用两片

6、74LS138接成的4线－16线译码器二、二-十进制译码器拒绝伪码功能。图4.3.11二－十进制译码器74LC42三、显示译码器1、七段字符显示器LED,LCD图4.3.12半导体数码管BS201A（a）外形图b）等效电路工作电压低、体积小、寿命长、可靠性高、响应时间短、亮度较高。但工作电流较大。图4.3.13液晶显示器的结构及符号（a）未加电场时（b）加电场以后（c）符号液晶优点：功耗极小。缺点：亮度差，响应速度低。A=0,不工作A=1，工作图4.3.14用异或门驱动液晶显示器（a）电路（b）电

7、压波形2.BCD–七段显示译码器图4.3.15BCD－七段显示译码器的卡诺图LT’：灯测试输入RBI’：灭零输入BI’/RBO’灭灯输入/灭零输出图4.3.16BCD－七段显示译码器7448的逻辑图图3.3.167448的输入、输出电路（a）BI/RBO端（b）输入端（c）输出端图4.3.18用7448驱动BS201的连接方法图4.3.19有灭零控制的8位数码显示系统四、用译码器设计组合逻辑电路例4.3.3P186-1894.3.3数据选择器一、数据选择器的工作原理P188图4.3.21双4选1

8、数据选择器74LS153例4.3.4用两个带附加控制端的4选1数据选择器组成一个8选1数据选择器二、用数据选择器设计组合逻辑电路例4.3.5用4选1数据选择器实现例4.2.2的交通信号灯监视电路。例4.3.6P190图4.3.24例4.3.6的电路4.3.4加法器两个二进值数之间的算术运算无论是加、减、乘、除，在数字计算机中都是化做若干步加法运算进行的。加法器是构成算术运算器的基本单元。一、1位加法器1、半加器不考虑来自低位的进位将两个1位二进